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匯能煤制氣項目選定的是西北化工研究院的多元料漿氣化技術(shù)。該技術(shù)與GE水煤漿氣流床加壓氣化技術(shù)相仿。因此我們在此主要介紹GE水煤漿氣流床加壓氣化技術(shù)。

    GE水煤漿氣流床加壓氣化技術(shù)流程

    制漿

    制漿系統(tǒng)用于水煤漿的制備。原料煤在磨機中加入水、添加劑、石灰石、氨水，經(jīng)磨機研磨成具有適當(dāng)粒度分布的水煤漿，水煤漿中，煤濃度在60～65%。合格的水煤漿由低壓煤漿泵送人煤漿槽中。

    制漿過程

   水煤漿對煤種要求比較苛刻，要求煤成漿性好，這是水煤漿氣化技術(shù)適應(yīng)性比較差的主要原因。在水煤漿技術(shù)發(fā)展初期，需要使用昂貴的煉焦煤來制漿。后來，隨著研磨技術(shù)，添加劑等工藝技術(shù)的改進(jìn)，水煤漿的原料擴展到一些低變質(zhì)煤種，如煙煤，貧煤，長焰煤等等。

    總的來說，水煤漿不適合低階煤，尤其是褐煤，也不適合較高灰熔點的煤。一般要求灰熔點小于1350℃，灰分 低于15%。這些煤種具有高含水、高極性官能團含量，可磨性差等特點，難以制取高濃度水煤漿。高灰熔點的煤水煤漿濃度往往只能提高到60%，褐煤更是低到50%。這樣導(dǎo)致氣化所需的煤耗和氧耗增高，有效氣含量偏低，降低了項目的經(jīng)濟效益。

    除煤炭外，水煤漿很適合用石油焦等來做原料，單獨或與煤炭混合制備水煤漿。

    制備的水煤漿除水煤漿濃度外，還要求粒度分布均勻。否則偏粗的粒子造成煤炭轉(zhuǎn)化率低、設(shè)備損耗高壽命短等，制約了生產(chǎn)運行。

    西北化工研究院的多元料漿加壓氣化技術(shù)，增加了原料的適應(yīng)性。例如可以制備這樣的多元料漿：組成為含煤60-65%，油料10-15%，水20-30%。這樣擴大了可以制漿的煤種范圍。

    合成氣（氣化）

    氣化爐是鋼制外殼，內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較簡單，無傳動設(shè)備，內(nèi)襯耐火磚。

    水煤漿經(jīng)高壓煤漿泵加壓后，在氣化爐燒嘴與高壓純氧氣（98%以上）混合，呈霧狀噴入氣化爐燃燒室。在燃燒 室中，加壓條件下，進(jìn)行復(fù)雜的不完全氧化(氣化)反應(yīng)。整個氣化過程時間很短，短則1秒，長則幾秒。氣化反應(yīng)生成合成氣和熔渣。氣化壓力在 2.0～8.5MPa范圍內(nèi)選址，氣化溫度1350～1500℃。生成的合成氣主要由CO，H2組成，CO+H2的含量高到80～84%，也包括 CH4，CO2，H2S，H2O，N2等等。由于是高溫氣化，合成氣中CH4含量很低，不到0.1%，而且無焦油，萘，酚等難處理的有機物生成。

    合成氣和熔渣經(jīng)激冷環(huán)及下降管進(jìn)人氣化爐激冷室冷卻，冷卻后的合成氣經(jīng)噴嘴洗滌器進(jìn)人旋風(fēng)分離器和水洗塔， 合成氣進(jìn)一步冷卻、除塵，并增濕，提高合成氣中水蒸氣的比例，水蒸氣的比例可以通過整個系統(tǒng)中回收低壓蒸汽，通過調(diào)節(jié)蒸汽的壓力來實現(xiàn)。水蒸汽比例的調(diào)節(jié) 實際上就是在調(diào)整碳?xì)浔取Ｈ缓蠛铣蓺膺M(jìn)入后工序。

    熔渣則落人激冷室底部冷卻、固化，定期排出。

    由此可見，GE水煤漿氣化爐，結(jié)構(gòu)簡單，單爐生成能力高。而且反應(yīng)是密閉加壓環(huán)境下進(jìn)行，氣化爐本身無有害氣體排放。

    氣化系統(tǒng)的熱利用有兩種形式，一種是廢熱鍋爐型，可回收煤氣中的顯熱，副產(chǎn)高壓蒸汽，適用于聯(lián)合循環(huán)發(fā)電；另一種是水冷激型，制得的合成氣水氣比高達(dá)1.3～1.4，能滿足后續(xù)CO變換工序的需要，變換工序不需要外供蒸汽同，適用于制氫、制合成氨、制甲醇等化工產(chǎn)品。整個氣化系統(tǒng)不需要外供蒸汽、高壓氮氣及輸送氣化用原料煤的N2和CO2。

    從前面描述的氣化工藝可以看出，混合水煤漿和氧氣的工藝燒嘴是氣化裝置的關(guān)鍵設(shè)備。

    GE氣化爐一般為三流道外混式設(shè)計，在燒嘴中煤漿被高速氧氣流充分霧化，以利于氣化反應(yīng)。

    由于工藝燒嘴插人氣化爐燃燒室中，承受1400℃左右的高溫，為了防止燒嘴損壞，在燒嘴外側(cè)設(shè)置了冷卻艋管，在燒嘴頭部設(shè)置了水夾套，并由一套單獨的系統(tǒng)向燒嘴供應(yīng)冷卻水，該系統(tǒng)設(shè)置了復(fù)雜的安全聯(lián)鎖。

    由此可見，噴嘴是氣化爐中的薄弱環(huán)節(jié)，平均60天就要更換。更換時必須停爐，導(dǎo)致設(shè)備運行周期較短。

    另外，由于爐內(nèi)反應(yīng)溫度較高，耐火磚壽命較短，每年都需要更換。

    國內(nèi)開發(fā)的一些自主知識產(chǎn)權(quán)的水煤漿氣化工藝中，對噴嘴進(jìn)行了重新設(shè)計，噴嘴的形狀，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，冷卻手段，安全措施都有創(chuàng)新。2008年10月，兗礦國泰化工有限公司的多噴嘴對置式新型氣化爐還破天荒第一次向美國出口轉(zhuǎn)讓專利技術(shù)。

    灰渣收集

    落入激冷室底部的固態(tài)熔渣，經(jīng)破渣機破碎后進(jìn)人鎖斗系統(tǒng)（鎖渣系統(tǒng)），鎖斗系統(tǒng)設(shè)置了一套復(fù)雜的自動循環(huán)控制系統(tǒng)，用于定期收集爐渣。每半個小時，鎖斗閥將鎖斗與氣化爐隔離，鎖斗泄壓，將渣排出系統(tǒng)，然后鎖斗重新充壓，進(jìn)入下一個循環(huán)。

    排出的灰渣成玻璃狀，不會發(fā)生揚塵污染，易堆放，可做水泥配料。

    水處理

    氣化爐中激冷室和合成氣洗滌塔都會排出含碳，固含量較高的廢水，稱為黑水。黑水主要用閃蒸的方法處理。黑水先后經(jīng)過高壓閃蒸、真空閃蒸，減壓閃蒸三級閃蒸，以降低黑水溫度，釋放溶性氣體及濃縮黑水。閃蒸氣用于回收熱量，閃蒸后的黑水含固量進(jìn)一步提高，送入沉降槽澄清。

    濾清后的水，返回制漿階段，制備水煤漿循環(huán)使用。

    由于氣化過程中不產(chǎn)生焦油，萘，酚等各種難處理的有機物，GE水煤漿氣化系統(tǒng)的水處理相對比較簡單，污水產(chǎn)生量少，處理容易，大部分廢水都可以返回水煤漿配置處理掉。這在高水耗，高污染的煤化工行業(yè)中是非常具有吸引力的。

    除氣化工藝外，匯能煤制氣項目在其他工藝環(huán)節(jié)也選擇了先進(jìn)可靠的技術(shù)。

    空分裝置：法國液化空氣制品公司（AL）提供的專利技術(shù)及全套設(shè)備，單臺（套）制氧能力為90000Nm³/h，工藝流程采用液氧內(nèi)壓縮，空氣膨脹增壓、立式分子篩雙徑向流、低溫液體后備系統(tǒng)。關(guān)鍵設(shè)備壓縮機組選用德國MAN公司。

    硫回收：山東三維公司SSR硫回收專利技術(shù)和尾氣處理工藝

    甲烷合成：丹麥托普索公司提供的專利技術(shù)和催化劑

    變換工段：采用寬溫耐硫變換工藝，流程選用廢鍋-配氣流程，以達(dá)到合成甲烷要求的H2/CO配合比。同時回收變換余熱。

    低溫甲醇：采用大連理工大學(xué)自主研發(fā)的低溫甲醇洗技術(shù)。配套冷凍站采用丙烯壓縮制冷工藝，進(jìn)口日本日立壓縮機；

    液化（LNG）裝置：德國林德公司的專利技術(shù)和主要設(shè)備，LNG設(shè)計采用雙包容儲罐，容積30000m3。

    熱電站系統(tǒng)：熱電站設(shè)計3臺220t/h循環(huán)流化床鍋爐，配1臺3萬Kw抽凝式汽輪發(fā)電機組，2臺3萬Kw補汽式汽輪發(fā)電機組。充分利用工藝系統(tǒng)反應(yīng)放熱發(fā)電。